真空热处理炉_课程设计

课程设计说明书设计说明书目录一:设计任务书---------------------------2 二: 加热部分设计------------------------2 1: 炉膛尺寸--------------------------22: 炉墙------------------------------23:炉用耐热钢------------------------34:加热元件设计----------------------3三: 淬火槽设计--------------------------5四:真空系统介绍------------------------6五:绘制炉型图--------------------------8一、设计任务书1）设计题目：pfth型油淬真空炉设计二、加热部分设计1炉膛尺寸炉子有效尺寸为500×1200，由于在摆放工件时需要考虑装料、出料方便和炉气流动，在工件之间要留有一定空间,工件与电热元件也要留出一定的空间’通常为100～150mm，靠近炉门初温度偏低，工件到炉门应留出100～200mm。

因此：炉膛长度：L=L1+0.2～0.3m炉膛宽度：B=B1+0.2～0.4m其中L1和 B1分别为炉子有效长度和宽度，这里炉子为柱状的，所以：炉膛直径R=500+300=800mm高度：H=1200+300=1500mm由于没有待处理的钢件，没有规定的温度，但通过电动率P和炉子的体积我们可以估算炉子的加热温度（经验公式）：我们设计的淬火炉的功率为150KW，那么可以估计一下炉子的加热温度大约有1200℃。

据此来确定炉墙材料和加热元件。

2 炉墙1000℃～1200℃的高温炉需要三层炉衬，即高铝砖、轻质耐火砖和保温材料，外加石棉板和钢板外壳。

查询《热处理炉》（西北工业大学出版）的炉墙组成表可知1200℃的炉墙组成为：3 炉用耐热钢热处理炉的炉内构件如炉底板、炉罐、导轨、料盘、炉辊、内罩等都是在高温下工作的，承受一定的载荷，并受到高温化学介质的腐蚀，因此这些构件必须用耐热钢制造。

热处理炉课程设计产量60一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解热处理炉的基本工作原理和结构组成；2. 学生能够掌握热处理炉在工业生产中的应用及其对产量影响的关键因素；3. 学生能够描述热处理炉操作中的安全规程和节能措施。

技能目标：1. 学生能够运用数学和物理知识分析热处理炉的热效率，并优化操作参数以提高产量；2. 学生能够设计简单的热处理炉加热方案，通过实验或模拟验证方案的有效性；3. 学生能够运用团队合作和沟通技巧，完成热处理炉操作相关的模拟生产任务。

情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对材料科学和制造业的探究兴趣，认识到热处理技术在现代工业中的重要性；2. 学生能够在学习和操作过程中形成安全意识和环保意识，理解遵守操作规程的必要性；3. 学生通过小组合作，培养团队协作精神，增强解决复杂工程问题的自信心。

本课程针对高年级学生，旨在通过热处理炉的相关知识学习，结合实际操作和模拟生产案例，提高学生理论联系实际的能力。

课程强调知识的应用性和操作的规范性，注重培养学生科学探究和问题解决的能力，以及在工程实践中所必需的团队合作和责任意识。

通过具体的学习成果的分解，课程旨在使学生在理解工业生产实际的同时，激发他们对科学研究的兴趣和对工程技术职业的向往。

二、教学内容1. 热处理炉的基本原理：- 热处理工艺的分类及作用；- 热处理炉的热传递方式和热效率；- 热处理炉的燃烧与控制原理。

2. 热处理炉的结构与操作：- 热处理炉的主要结构部件及其功能；- 热处理炉的操作流程与维护保养；- 热处理炉的安全生产规程。

3. 热处理炉在工业生产中的应用：- 热处理炉在不同工业领域的应用案例；- 热处理炉对产量影响的关键因素分析；- 提高热处理炉产量的措施和方法。

4. 热处理炉加热方案设计与优化：- 加热方案设计的基本原则；- 加热参数的优化方法；- 实验或模拟验证加热方案的有效性。

5. 热处理炉的节能与环保：- 热处理炉的节能措施；- 环保要求与排放标准；- 热处理炉操作中的环保意识培养。

热处理电阻炉设计一、 设计任务（见教材80页）二、 炉型选择根据设计任务给出的生产特点，选用中温（650~1000℃）箱式热处理电阻炉，炉膛不通保护气氛，为空气介质。

三、 确定炉膛尺寸1. 理论确定炉膛尺寸（1） 确定炉底总面积炉底总面积的确定方法有两种：实际排料法和加热能力指标法。

本设计用加热能力指标法来确定炉底面积。

已知炉子生产率h kg P 60=，按教材表5-1选择适用于淬火、正火的一般箱式炉，其单位炉底面积生产率)(12020h m kg p ⋅=。

因此，炉子的炉底有效面积（可以摆放工件的面积）1F 可按下式计算：2015.012060m p P F === 通常炉底有效面积和炉底总面积之比值在0.75～0.85之间选择。

炉子小取小值；炉子大取大值。

本设计取中值0.8，则炉底总面积F 为， 21625.080.05.080.0m F F === （2） 确定炉膛的长度和宽度 炉底长度和宽度之比B L 在3/2～2之间选择。

考虑到炉子使用时装、出料的方便，本设计取2=BL ，则炉子炉底长度和宽度分别为: m L B m F L 559.02118.12;118.15.0625.05.0====== （3） 确定炉膛高度炉膛高度和宽度之比BH 在0.5～0.9之间选择，大炉子取小值，小炉子取大值。

本设计取中值0.7，则炉膛高度为：m B H 391.0559.07.07.0=⨯== 2. 实际确定炉膛尺寸为方便砌筑炉子，需根据标准砖尺寸（230×113×65mm ），并考虑砌缝宽度（砌砖时两块砖之间的宽度，2mm ）、上、下砖体应互相错开以及在炉底方便布置电热元件等要求，进一步确定炉膛尺寸。

依据理论计算的炉膛长度、宽度和高度，进一步确定炉膛尺寸如下：m mm L 16.111605)2230(==⨯+=；m mm B 539.053924031152572)238(3)2113(2)255(==⨯+⨯+⨯=⨯++⨯++⨯+= m mm H 402.04026)265(==⨯+=注意：实际确定的炉膛尺寸和理论计算的炉膛尺寸不要差别太大。

真空热处理炉设计
1.设备结构和材料选择：
真空热处理炉的基本结构应该包括炉壳、绝热层、加热元件、冷却系统、真空系统和控制系统。

炉壳通常使用不锈钢材料制成，确保耐高温和抗腐蚀性能。

绝热层可以使用陶瓷纤维或耐火砖等材料，以保持炉体内高温环境的稳定性。

2.控制系统：
真空热处理炉的控制系统应具备温度、真空度和时间等参数的监测和调控功能。

温度控制通常采用热电偶或红外线传感器，并通过PID控制算法进行调节。

真空度的监测可以使用离子计、热阴极计或负荷阀等真空测量设备进行。

3.加热元件：
加热元件是实现炉体加热的关键组成部分，常用的加热元件包括电阻丝、石墨和电磁加热器。

这些加热元件应能够快速且均匀地提供热量，并具备较高的耐热性能。

4.真空系统：
真空系统主要包括真空泵和真空度控制装置。

真空泵的选择应根据炉体的尺寸和所需真空度进行，常用的真空泵有机械泵、扩散泵和栅极离子泵。

真空度控制装置可以通过电磁阀和流量计实现对真空度的调节。

5.安全保护：
6.能量消耗优化：
为了提高真空热处理炉的能效，可以考虑采用能量回收设备，如烟气热交换器和余热利用装置，以最大程度地回收炉体散发的热能。

最后需要指出，真空热处理炉的设计除了以上所述的几个方面外，还需要根据具体工艺要求和使用环境进行细致的设计和优化。

设计师应根据材料性质、工艺要求和经济可行性等因素综合考虑，以确保真空热处理炉能够满足客户需求，并在长期运行中保持高效、可靠和安全。

热处理炉课程设计说明书班级：材料物理111班学生姓名：张昊天学号：1320111964指导教师：王操江西理工大学材料科学与工程学院2015 年01 月06 日目录一、序言 (3)二、设计任务书 (4)三、炉型选择 (5)四、确定炉体结构和尺寸.................................. (5)五、计算砌体平均表面积 (6)六、炉子功率的计算 (7)七、炉子热效率计算 (10)八、炉子空载是的功率计算 (10)九、空炉升温时间计算 (10)十、功率的分配与接线 (12)十一、炉子技术指标（标牌） (13)十二、设计小结 (14)一、序言热处理炉课程设计是在我们学完了大学的这门专业课、以及大部分专业课之后进行的。

这是我们在进行课程设计对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年大学生活中占有重要的地位，本次课程设计旨在培养我们实际设计热处理炉及相关设备的能力，通过这次设计我将使我们获得综合运用过去所学知识，为将来搞好毕业设计、走上工作岗位打下坚实基础。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次锻炼。

此次课程设计对给定的生产率分析并进行技术指标设计，其中考察了炉体材料选择，不同结构部位尺寸的选择，能量与实际结构的院系及实际要求，热力学，电学相关知识，历时两个星期的设计加深了对所学知识的理解，有助于今后能够熟练地运用于工作中。

设计过程中遇到一些疑问经过老师的悉心指导都得以解决，在此对老师表示忠心地感谢。

适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后工作打下一个良好的基础。

由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。

二、设计任务书江西理工大学材料学院2011级材料物理专业热处理炉课程设计任务书І、课程设计名称：热处理炉设计П、课题名称：箱式电阻炉的设计Ш、课程设计使用的原始资料（数据）及设计技术要求：设计题目：为某厂实际一台热处理炉，其技术条件如下。

真空热处理炉设计说明书（课程设计）姓名：黄承飞学号：20101547班级：材料1001班指导教师：申老师目录1.设计任务说明 (1)2.真空热处理炉的发展概况及用途 (1)2.1在马弗中加热淬火 (3)2.2气冷式真空淬火炉 (3)2.3油冷式真空淬火炉 (4)3.具体计算过程 (5)3.1确定炉体结构和尺寸 (5)3.2炉子热平衡计算 (9)3.3电热元件的选择及布置 (16)3.4其他部件的设计计算 (17)3.5真空热处理炉真空系统的设计 (19)3.6真空热处理的优点 (24)参考文献 (26)1、设计任务说明：WZC-60型真空淬火炉技术参数：2、真空热处理炉的发展概况及用途真空技术在四十年代才开始应用于热处理。

真空热处理的兴起，有两个直接原因，一是要寻找适合于活性金属(钦、错等)和高熔点金属(钥、钨等)的退火气氛。

这些金属在普通气氛(大气压、空气)中加热退火，不但表面氧化，还会因吸气而变脆。

也曾采用氢、氦等惰性气体代替普通气氛进行退火，但终因其纯度不够和成本过高而被淘汰，所以急需找到一种合适的加热环境;二是受到真空熔炼和真空脱气的启发。

金属经此种处理，由于接触的空气非常稀薄，炉气压力又很低，所以能够较彻底地脱除金属中的气体，避免非金属夹杂物和白点的形成，还可以减轻偏析。

实践表明，将真空技术应用于退火热处理后，确实能防止金属的脆化和表面氧化，使金属表面变得光亮。

到五十年代初期，真空退火就比较盛行起来，但仅限于处理精密零件和某些材料，如钟表发条、仪表小轴、不锈钢带以及硅钢片等的退火。

所采用的炉子，均为真空热壁炉，即使用热惰性很大的耐火材料作炉衬的真空热处理炉，其缺点是冷却速度小，限制了它的使用范围。

其后，人们致力于提高在真空条件下的冷却速度，以实现真空淬火。

大致可以分为三个发展阶段：2.1.在马弗中加热淬火工件装入不锈钢制成的容器中，封固，抽成真空后置于普通的热壁炉中加热，待淬火冷却后拆封，取出工件。

真空热处理炉设计说明书（课程设计）一、设计任务说明说：WZC-60型真空淬火炉技术参数：项目单位指标炉子有效尺寸mm 900×600×450最大装炉量Kg 210最大温度℃1300压升率Pa/h 0.67额定功率Kw 100二、确定炉体结构和尺寸：1、炉膛尺寸的确定由设计说明书中，真空加热炉的有效加热尺寸为900mm×600mm×450mm ，隔热屏内部结构尺寸主要根据处理工件的形状、尺寸和炉子的生产率决定，并应考虑到炉子的加热效果、炉温均匀性、检修和装出料操作的方便。

一般隔热屏的内表面与加热器之间的距离约为50—100mm；加热器与工件(或夹具、料筐之间的距离为50一150mm。

隔热屏两端通常不布置加热器，温度偏低。

因此，隔热屏每端应大于有效加热区约150—300mm，或更长一些。

从传热学的观点看，圆筒形的隔热屏热损失最小，宜尽量采用。

则：L＝900＋2×(150～300＝1100～1400mmB＝600＋2×(50～150＋2×(50～100＝800～1100mmH＝450＋2×(50～150＋2×(50～100 L=1300㎜＝650～950mm B=900㎜不妨，我们取L=1300 mm；B=900mm；H=850mm。

H=850㎜2、炉衬隔热材料的选择由于炉子四周具有相似的工作环境，我们一般选用相同的材料。

为简单起见，炉门及出炉口我们也采用相同的结构和材料。

这里我们选用金属隔热屏，由于加热炉的最高使用温度为1300℃，这里我们采用六层全金属隔热屏，其中内三层为钼层，外三层为不锈钢层。

按设计计算，第一层钼辐射屏与炉温相等，以后各辐射屏逐层降低，钼层每层降低250℃左右，不锈钢层每层降低150℃左右。

则按上述设计，各层的设计温度为：第一层：1300℃；第二层：1050℃；第三层：800℃；第四层：550℃；第五层：400℃；第六层：250℃；水冷夹层内壁：100℃最后水冷加层内壁的温度为100℃<150℃，符合要求。

热处理炉课程设计任务书设计题目：设计任务：为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件为：(1)用途：(2)生产率：(3)工作温度：(4)生产特点：一、热处理炉结构图1张二、设计说明书1份学生姓名：班级；指导教师：（签字）教研室主任：（签字）成绩；指导教师：（签字）教研室主任：（签字）热处理炉课程设计说明书设计题目：姓名：班级学号指导教师：热处理炉课程设计指导书一、课程设计的目的任务课程设计是培养本专业学生工艺及工装设计能力的实践性教学环节，是培养专业技术人员的基本训练之一。

按教学计划规定，学生应在两周内完成箱式电阻炉的结构及部分工装设计任务，在规定时间内完成箱式电阻炉结构图艺图一张和设计说明书各一份。

二、设计进度安排1.布置设计题目，学生准备制图工具，借阅与设计相关的专业书籍和资料。

（1天）2.设计箱式电阻炉的筑结构及材料。

（2天）3.设计电阻炉的电热元件的结构及材料。

（1天）4.绘制电阻炉结构图（3天）5.结合设计过程和参数选择和计算，书写说明书。

（2天）6.最后检查，进行设计封装，五点前交指导教师。

（1天）三、热处理炉设计的步骤（一）炉型的选择根据设计任务给出的生产特点，拟选用箱式热处理电阻加热炉，不通保护气氛。

（二）确定炉体结构和尺寸1．炉底面积的确定可以用实际排料法确定炉底面积，或用加热能力指标法。

2．炉底长度和宽度的确定由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑装出料方便，取L/B=2：1，而F=L·B=0.5L2。

3、炉膛高度的确定按统计资料，炉膛高度H与宽度B之比H/B通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取H/B=0.7左右，根据标准砖尺寸，选定炉膛高度。

为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间，4．炉衬材料及厚度的确定由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用相同炉衬结构。

炉顶，炉底，炉门，炉底隔砖及电热元件搁砖、炉底板材料的选择。

（三）砌体平均表面积计算砌体外廓尺寸计算：1、炉顶平均面积2、炉墙平均面积3、炉底面积（四）计算炉子功率1．根据经验公式法计算炉子功率2.根据热平衡计算炉子功率（五）炉子热效率计算1．正常工作时的效率2.在保温阶段，关闭炉门时的效率（六）炉子空载功率计算（七）空炉升温时间计算由于所设计炉子的耐火层结构相似，而保温层蓄热较少，为简化计算，将炉子侧墙、前后墙及炉顶按相同数据计算，炉底由于砌砖方法不同，进行单独计算，因升温时炉底板也随炉升温，也要计算在内。

热处理炉课程设计摘要模板一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解热处理炉的基本原理，掌握热处理工艺对材料性能的影响。

2. 学生能够描述不同类型的热处理炉结构及其特点，了解热处理炉的运行维护要点。

3. 学生能够解释热处理过程中温度控制、时间控制的重要性，并掌握相关计算方法。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的热处理工艺方案，并进行初步的参数计算。

2. 学生能够分析热处理过程中可能出现的问题，并提出合理的解决方案。

3. 学生能够运用热处理炉进行实验操作，熟练使用相关仪器设备，具备初步的实验能力。

情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到热处理技术在工业生产中的重要性，激发对材料学科的兴趣。

2. 学生通过学习热处理炉相关知识，培养严谨的科学态度和良好的团队合作精神。

3. 学生能够关注热处理行业的最新发展动态，树立创新意识和环保意识。

本课程旨在帮助学生掌握热处理炉的基础知识，提高实践操作能力，培养严谨的科学态度和创新精神。

结合学生年级特点，课程内容深入浅出，注重理论与实践相结合，使学生在学习过程中充分体验热处理技术的魅力。

在教学过程中，教师需关注学生个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。

通过本课程的学习，学生将具备一定的热处理工艺设计、操作和问题解决能力，为未来从事相关工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 热处理基本原理- 热处理的概念与分类- 热处理对材料组织性能的影响- 热处理工艺参数的确定2. 热处理炉概述- 热处理炉的类型及特点- 热处理炉的构造与工作原理- 热处理炉的选型与使用3. 热处理工艺及操作- 常见热处理工艺及其应用- 热处理工艺参数的设定与计算- 热处理过程中的质量控制与问题解决4. 热处理炉的运行与维护- 热处理炉的启动、运行与停止- 热处理炉的维护与保养- 热处理炉的故障分析与处理5. 热处理实验操作- 实验室安全与环保知识- 常用热处理实验设备的使用方法- 实验操作步骤及注意事项教学内容按照教学大纲安排，结合教材相关章节进行组织。